Il existe deux chemins métaboliques de synthèse des terpénoïdes :
Beaucoup d'organismes produisent des terpénoïdes via le chemin de l'HMG-CoA réductase, ou chemin de l'acide mévalonique, qui conduit également au cholestérol. Les réactions ont lieu dans le cytoplasme. Le chemin a été découvert dans les années 1950.
Le chemin du 2-C-méthyl-D-érythritol 4-phosphate/1-déoxy-D-xylulose 5-phosphate (MEP/DOXP), aussi appelé chemin non-mévalonate ou chemin indépendant de l'acide mévalonique, se déroule dans les chloroplastes des plantes, chez les protozoaires apicomplexiens et chez beaucoup de bactéries. Il a été découvert à la fin des années 1980.
Le pyruvate et le glycéraldéhyde-3-phosphate sont convertis par la DOXP synthase (Dxs) en 1-déoxy-D-xylulose 5-phosphate, et par la DOXP réductase (Dxr, IspC) en 2-C-méthyl-D-érythritol 4-phosphate (MEP). Les trois étapes réactionnelles subséquentes catalysées par la 4-diphosphocytidyl-2-C-méthyl-D-érythritol synthase (YgbP, IspD), la 4-diphosphocytidyl-2-C-méthyl-D-érythritol kinase (YchB, IspE) et la 2-C-méthyl-D-érythritol 2,4-cyclodiphosphate synthase (YgbB, IspF) produisent le 2-C-méthyl-D-érythritol 2,4-cyclopyrophosphate (MEcPP). Finalement, le MEcPP est converti en (E)-4-hydroxy-3-méthyl-but-2-ényl pyrophosphate (HMB-PP) par la HMB-PP synthase (GcpE, IspG), et le HMB-PP est converti en isopentényl pyrophosphate (IPP) et en diméthylallyl pyrophosphate (DMAPP) par la HMB-PP réductase (LytB, IspH).